(57)【要約】【目的】  分光波長連続可変型干渉フィルタ（連続干渉フィルタ）を使用して波長間隔が任意に設定できる多機能でありながら安価なマルチスペクトルカメラを提供する。【構成】  撮影レンズ、分光装置としての連続干渉フィルタ、受光装置として任意の画像センサーを組み合わせて構成される。特に画像センサーとしてフォーカシングスクリーンと市販の高性能なディジタルカメラを使用することを特徴とする。【選択図】  図４
2005300509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラの撮影レンズの画像結像位置に設置した画像センサーに接近して連続的に透過波長が変化する分光干渉フィルタを透過波長の変化する方向に移動できるように駆動装置を介して取り付け、任意の波長間隔に対応した移動距離で該分光干渉フィルタを透過波長が変化する方向に移動せしめ、測定波長帯に対応した各々の移動位置における画像信号を結像位置に設置した前記画像センサーによって受光・撮影し、この画像信号を順次データ処理装置によって処理し、各々の移動位置に対応した分光画像ファイルを作製する。
次にこの画像ファイルをコンピュータによって処理して各画像の同一位置に対応した部位の各測定波長に対応した画像信号を抽出、組み合わせて所定の波長間隔による分光反射率又は分光透過率を算出する方法を採用したマルチスペクトルカメラ。
【請求項２】
画像結像位置に画像センサーとしてカメラの焦点調整等に使用されているフォーカシングスクリーンを設置し、これに接近した位置において連続的に透過波長が変化する分光干渉フィルタを波長が変化する方向に移動できるように取り付け、該フォーカシングスクリーンをディジタルカメラで撮影して分光画像ファイルを生成する方式を用いた請求項１のマルチスペクトルカメラ。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】
【０００１】  この発明はカメラレンズによって結像された被写体の任意の位置における色を分光的に測定、表示する新規なマルチスペクトルカメラの発明に関するものである。このマルチスペクトルカメラは一般的な測色以外に医療診断、歯科補綴、景観の色彩分析、古美術品の精密なディジタルアーカイブ、宝石の鑑定、リモートセンシングや照明工学等の分野で必要とする詳細な画像の分光的色彩データを計測するために最近急速に需要が出ている装置である。
【背景技術】
【０００２】  色を分光光度計を用いて所定の波長間隔によって分光反射率（Ｒλ）または分光透過率（Ｔλ）を測定し、これより三刺激値（ＸＹＺ）やＬ＊ａ＊ｂ＊等の表色値を求めて表示する方法は以前より普及している。しかし従来の方法ではサンプルを採取して測定室に持って来る必要があり利用方法が限定される。また分光光度計を小型化し携帯可能とする工夫がなされて大型の物体に対する現地での測定が可能となったが、大型の物体の広範囲な面積の測定をするには多点測定をしなければならず膨大な手間と時間が掛かるし、又後目他の部位を測定しようとすると再び同じ操作を繰り返さなければならないので改善方法が望まれていた。
この要望に対しては数種類の方式のマルチスペクトルカメラが開発されている。現在最も多く使用されているマルチスペクトルカメラは、モノクロＣＣＤカメラの撮影レンズの直前または直後に切替え可能な複数のバンドパスフィルタ群を取り付け被写体からの入射光を順次分光して複数のスペクトル画像を撮影するものである。例えばオリンパス株式会社からは１６枚のバンドパスフィルタを回転ターレットに取り付けたマルチスペクトルカメラが発表されている。これはコンピュータの制御で分光フィルタ・ターレットを回転させ、自動的に波長が順次選定される方式である。この種の装置は取り付けられているバンドパスフィルタの枚数によって波長間隔が固定されるので測定の目的に対してフィルタ数を増減することが困難な欠点がある。
この他に液晶チューナブルフィルタを分光装置として用いる方式も使用される。液晶チューナブルフィルタは偏光干渉フィルタの一種でリオ・タイプのものでアメリカのＣＲＩ社より供給されている。電子的に透過する波長の制御が出来るので波長の間隔を自由に選定できる長所があるがリオ・フィルタの構造が複雑になるため価格が高い。
この他に川鉄テクノリサーチ株式会社よりイメージング分光器・インスベクターが発表されておりモノクロのＣＣＤカメラと組み合わせてライン状の分光画像を撮影できるので、カメラ装置を被写体のサイズに対応して上下または左右に移動する等の操作によって二次元の分光画像を作成することも不可能ではないが装置の移動装置を必要とするし、構造も複雑で価格が高い。
【発明が解決しようすとる課題】
【０００３】  この発明の目的は従来のマルチスペクトルカメラの持つ欠点を改善したシンプルな構造で、しかも一般的な市販の部品を使用して安価に製作できる高機能の装置を提供するものである。
１．一般的に市販されているディジタルカメラを使用して製作コストを大幅に削減する
２．マルチスペクトル画像（分光画像）の撮影と同時に通常のカラー画像も撮影する事を可能にする
３．マルチスペクトル画像（分光画像）の波長間隔を１０、２０、４０ｎｍ等のように任意に設定できるようにする
４．特殊の部品の使用を避け、写真用に市販されている部品を利用できる多機能な方式とする
【課題を解決するための手段】
【０００４】  この発明を可能とするために分光装置として１枚の干渉フィルタで任意の波長帯が選択できる「連続的に透過波長が変化する分光干渉フィルタ（以後連続干渉フィルタと略称する）」を使用した。このフィルタは図１の構造と分光特性を有するフィルタで干渉膜の厚さの分布が楔に似ているので、色彩科学ハンドブック（東京大学出版会発行）ではくさび形フィルタと呼んでいる。
透明ガラス板の上に中間層の厚さが連続的に変化するように構成させた干渉フィルタでフィルタの横方向位置で透過波長が連続的に変化する特性を持つフィルタである。これの利用により問題は一挙に解決することができた。本発明においては既製の市販の写真関係の器材を利用するので新規に製作する部品は連続干渉フィルタ関連の駆動装置程度に簡略化される。
【作用】
【０００５】  連続干渉フィルタは単一の分光素子であるためマルチスペクトルカメラの構造を単純化して従来のこの種の装置には望めなかった製作コストの大幅な低減と測定波長間隔の設定の多様性（５，１０，２０ｎｍ等）を可能とした。測定波長間隔の変更には特別な機械的変更は不要で単純なソフト的な操作のみで対処できる長所がある。
【実施例１】
【０００６】  図１〜図６および表１〜３に基づいてこの発明の最も有効な実施例を説明する。図面では、従来の装置と同じ部分には同じ符号を用いる。図１は今回この実施例に使用したドイツのＳＣＨＯＴＴ社のＶＥＲＩＬ  Ｓ６０タイプの連続干渉フィルタ（Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｚｖｅｒｌａｕｆｆｉｌｔｅｒ）におけるフィルタ端末からの距離（ｍｍ）と中心波長（λｎｍ）の関係を示した図である。
Ａはフィルタ端末からの距離（横軸）と波長（縦軸）の関係図を示す。またＢにこのフィルタの形状と透過波長帯の位置の概略を示す。
【表１】
2005300509.tif 000003
【表２】
2005300509.tif 000004
表１はこの関係を実際の数値で示したもので装置の制御ソフトに使用される。表２はこのフィルタの３つの波長帯（４５０、５５０および６５０ｎｍ）における透過率（τｍａｘ）と半波長幅（ＨＷ［ｎｍ］）を示す。半波長幅（ＨＷ）は単一波長帯の干渉フィルタよりやや広いが通常の色測定には十分に対応できる。【０００７】市販の３５ｍｍカメラのフォーカシングスクリーンは３５×２５ｍｍであるから連続干渉フィルタのサイズにほぼ対応している。この場合画像の横方向の測定範囲（Ｗ）は３５ｍｍ一杯に使用しないで３３ｍｍ程度にしておく事が望ましい。このフォーカシングスクリーン上に連続干渉フィルタによるマルチスペクトル画像が結像し、順次変化させる機構を図２に示す。図２の上図はフィルタ移動用架台（１）に取り付けたフィルタ横方向移動用のガイドレール（２）（３）とほぼ中央に固定されたフォーカシングスクリーン（４）の配置を示す。これに下図の連続干渉フィルタ（５）を取り付けた枠（６）を嵌合せしめ、駆動機構（ここでは省略してある）により左右にスライドさせることによりフォーカシングスクリーン（４）上に結像した画像の分光特性を連続的に変化させることができる。【０００８】  図３に測定時におけるこのフォーカシングスクリーン（４）上の画像の前面に近接してスライド可能に設置した連続干渉フィルタ（５）の経時的な対応を示す。図３では表示を単純化するため波長間隔を４０ｎｍにした８場面を示している（４００〜６８０ｎｍ）が、実際は２０ｎｍ又は１０ｎｍ間隔にして１６又は３１波長とする事が望ましい。図３では連続干渉フィルタ（５）の有効部分が左側から右側に移動し、各ステップで分光画像を撮影する状態が示されている。
このような方法を採用することにより測定の第１段階としての複数の分光画像を撮影する事が出来る。この状態を詳細に説明したのが表３である。【０００９】
【表３】
2005300509.tif 000005
表３は４００〜７００ｎｍについて２０ｎｍ間隔の１６波長に対する分光画像の撮影例を示したものである。フォーカシングスクリーン（４）の有効長を３３ｍｍとし、連続干渉フィルタ（５）の有効長が４１．１ｍｍの場合２０ｎｍに対するフィルタの長さは２．７４ｍｍになる。この幅はフォーカシングスクリーン（４）の３３ｍｍの長さに対しては１２分割相当するので表３では１画面は１２の帯域になる。１６波長で全画面を走査するには縦の画像ＮＯ．に示されるように２７画面が必要になることが示されている。表３の縦方向にはフォーカシングスクリーン（４）の１２ヶの位置の各々について１６の画像を必要とすることになる。すなはち、画像の中から１つの位置が指定されたらこれに対応する１６の画像を処理して分光反射率を推定することになる。例えばフォーカシングスクリーン（４）の両端の１ｍｍを除いた３３ｍｍの画像の中から５番目の位置（１＋［３３／（１２−１）］×４＝１３ｍｍ）は撮影画像ＮＯ．５〜ＮＯ．２０の縦方向に１６画像について同一位置の測定値を読みとって分光反射率を計算すればよいということになる。
必要とするサンプリング位置が表３で規定される縦線上に無い場合はこれを挟む２つの縦線の間で補間処理をして波長を求め、スプライン補間等の処理をして２０ｎｍ間隔の規定の値に修正する事が必要である。
この結果を用いて従来のマルチスペクトルカメラによる場合と同等以上の測定結果を構成できる。第１段階の画像を第２段階の画像信号に変換するのはコンピュータ内でソフトウエアによって行はれるので専用のプログラムを作成しておけば極めて容易に実行できる。【００１０】  測定結果はモノクロ方式のＣＣＤカメラを用いた場合には波長毎に分光反射率に相当する単一の値で得られるが、市販のディジタルカメラを使用した場合はＲＧ、Ｂの３つの値が得られる。この場合は波長範囲を区切ってＲ，Ｇ，Ｂの中の１種類を選択する。
図４は今回の実施例の原理を示すもので、通常のカメラ（Ａ）とディジタルカメラ（Ｂ）を組み合わせてマルチスペクトルカメラを構成した例である。Ａは撮影レンズ（１０）で、フォーカシングスクリーン（４）に一次画像を結像させるためのズームレンズである。これによる結像は結像前に連続干渉フィルタ（５）を通過するのでフォーカシングスクリーン（４）の上には位置によって異なったスペクトルで構成される画像を結像する。従って連続干渉フィルタを紙面に対し垂直の方向に移動させることにより結像された画像のスペクトル構成は連続的に図３で説明されたように変化する。
この画像をＢのディジタルカメラ（１１）によって撮影する事により１つの画面上でスペクトルの分布状態が異なった画像を撮影することができる。本実施例では２０ｎｍ間隔に連続干フィルタを移動させるので２７ヶの撮影画像が得られる。この場合に使用するディジタルカメラ（１１）はマクロ機能を持ち、フォーカシングスクリーン（４）が画面一杯に撮影可能で、露出を任意にマニュアルで設定できるものであることが望ましい。また各種のレンズ収差を最小限度に修正されるべきである。このためには各種のルックアップテーブル（ＬＵＴ）のファイルを作成しておいて撮影結果を補正することが望ましい。
図４の装置を用いて図３の方式で連続干渉フィルタ（５）を自動式駆動装置によって順次移動させ、その都度シャッターを切るようにすれば任意の波長間隔によるマルチスペクトル画像を構成することが出来る。
次に本実施例による実際のマルチスペクトル画像の実際の撮影方法を説明する。【００１１】  撮影の開始前の段階で、連続干渉フィルタ（５）をフォーカシングスクリーン（４）と重ならない位置（図２のＳｔａｒｔ）に設定し、ここで通常のカラー画像を撮影しておく。これは画像処理における所望の測定位置の決定などに絶対に必要である。また撮影シーンには分光反射率既知の標準色板を同一の照明受光の幾何学的条件になるように配置しておかなければならない。
連続干渉フィルタ（５）は波長の走査に応じて段階的に位置を変えて行くために横方向への駆動装置が必要である。この駆動装置として本発明ではスクリューによる直動機構を用いているが既知の方法が用いられるので詳細な説明は省略する。送りスクリューの回転は簡単には手動ハンドル操作でも良いが能率的に行うにはパーソナルコンピュータで制御されるパルスモータ等が使用される。フォーカシングスクリーン（４）はスプリットが無い全面マット方式が適している。前段で使用する撮影レンズ（１０）は測定の目的に適したタイプで良いが、フォーカシングスクリーン（４）上の画像の輝度の均一性の点では長焦点のズームレンズが望ましい。【００１２】  後段は前段のフォーカシングスクリーン（４）に投影された画像を撮影するためのディジタルカメラ（１２）である。このカメラはフォーカシングスクリーンに接近して撮影するためにマクロ機能を要求される。コマ収差を生じない程度の近接撮影が必要である。ここで使用するディジタルカメラ（１２）は露出、距離、ホワイトバランス等がマニュアルで設定出来ることが必要である。
測定結果はディジタルカメラ（１２）に挿入されたメモリ（コンパクトフラッシュカード等）に順次記録されるが、連続干渉フィルタ（５）の移動に伴って撮影される画面数を十分にカバーしなければならない。一般的にこの種の測定に対してはディジタルカメラからの撮影データが加工されないで生のままの状態で記録されることが望ましいのでＲＡＷ形式等のファイル形式が使用される。この場合ファイル容量が１画像当り１０ＭＢ程度になるのでマイクロドライブのような大容量のメモリを必要とする。
測定は表３の例に示す有効長４１．１ｍｍの連続干渉フィルタ（５）を用い３３×２５ｍｍの画像（３５ｍｍの両端の各１ｍｍは余白とする）を撮影した場合は２０ｎｍ間隔では２７回程度の撮影数になるし、また１０ｎｍ間隔では５４回程度になる。
２０ｎｍ間隔で撮影する場合は連続干渉フィルタ（５）の自動送り装置を各回約２７．４ｍｍとし、各段の送り終了後シャッターを自動的に切るようにする。メモリを節約するにはＲＡＷ形式を用いないでＪＰＥＧ形式等の圧縮タイプを用いればよいが撮影データはカメラ内部で種々の加工が行われているからこの加工を解除して露出量にリニアな形式の値に補正・変換しなければならない。この場合はガンマ逆補正やオフセット対策等が有効である。この補正で不十分な場合はルックアップテーブル（ＬＵＴ）を作成する。
撮影されたマルチスペクトル画像の共通座標の位置のＲ，Ｇ，Ｂ等の光度出力値を読みとって同時に撮影されている常用標準白色面のような標準色板の出力値と比較補正して分光反射率に変換する事により測定は完了する。
【実施例２】
【００１３】  図５に本発明を応用した微小サンプルの測定例を示す。装置本体は前段の長焦点距離の撮影レンズ（１０）、ベローズ（１２）、フォーカシングレール（１３）および連続干渉フィルタ駆動装置を含む結像部分より構成される。結像部分以降は実施例１の場合と共通である。
ベローズ（１２）の伸縮により自由に倍率を拡大・縮小し常用標準白色面（１５）と被測定試料（１６）を同一画像としてフォーカシングスクリーン（４）上に結像して撮影することが出来る。この操作は後段のディジタルカメラ（１１）のファインダによって確認しながら行うことが出来る。
連続干渉フィルタ（５）がフォーカシングスクリーン（４）の直前で紙面に垂直の方向に駆動するように製作される。この方式を用いることにより宝石のような微小物体の分光的色彩測定が可能となる。照明光源の分光分布の相違の影響は常用標準白色面の測定結果と比較して校正される。本実施例２による測定結果を図６に示す。ここで「測定」と表示されているのは試料を分光光度計で測定した結果である。「予測」というのは本発明による測定結果である。「測定」の４００〜４８０ｎｍで反射率が高いのは積分球の影響による散乱光の影響と考える。
【発明の効果】
【００１４】  以上説明したように本発明のマルチスペクトルカメラは安価な市販部品の利用によって格段に経済的なマルチスペクトルカメラを提供することを可能としたが、さらに受光装置として市販のディジタルカメラを使用する事が可能となり、最近高度に発達してきた市販ディジタルカメラの諸機能を活用して広範な応用分野を開発して行くことを可能とした。これにより本発明の方式が今後のマルチスペクトルカメラの主流となることは疑う余地はないし、色彩計測の分光光度計に替わる装置としての可能性も証明したことは大きな効果である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の分光波長連続可変型マルチスペクトルカメラの最大の特色となる連続的に透過波長が変化する分光干渉フィルタ（連続干渉フィルタ）の特性の説明図である。
【図２】  本発明の中心となる分光された撮影画像生成部分の簡単な構造の説明図である。
【図３】  本発明により撮影される分光画像の撮影経過の説明図である。
【図４】  実施例１で用いる装置の構造説明図である。
【図５】  実施例２で近接撮影に用いる装置の構造説明図である。
【符号の説明】
１  連続干渉フィルタ（５）の送り駆動装置と画像を結像させるフォーカシングスクリーン（４）を取り付けるスライダー
２  連続干渉フィルタ（５）をスライドさせる上部のガイドレール
３  連続干渉フィルタ（５）をスライドさせる下部のガイドレール
４  取り付けられたフォーカシングスクリーン
５  連続干渉フィルタ
６  連続干渉フィルタの取り付け枠
１０  撮影用ズームレンズ
１１  撮影画像入力・記録用ディジタルカメラ
１２  近接撮影用ベローズ
１３  近接撮影用ベローズのフォーカシングレール
１４  近接撮影用サンプルホルダ
１５  分光反射率校正用常用標準白色面
１６  測定サンプル
【図１】
2005300509.tif 000006
【図２】
2005300509.tif 000007
【図３】
2005300509.tif 000008
【図４】
2005300509.tif 000009
【図５】
2005300509.tif 000010
【図６】
2005300509.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成16年6月22日(2004.6.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明はカラー画像を複数の分光画像として撮影して該画像の任意の位置の分光反射率（または分光透過率）を測定する画像分光撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  色を分光光度計を用いて所定の波長間隔によって分光反射率（Ｒλ）または分光透過率（Ｔλ）を測定し、これより三刺激値（ＸＹＺ）やＬ＊ａ＊ｂ＊等の表色値を求めて表示する方法は以前より普及している。しかし従来の方法ではサンプルを採取して測定室に持って来る必要があり利用方法が限定される。また分光光度計を小型化し携帯可能とする工夫がなされて大型の物体に対する現地での測定が可能となったが、大型の物体の広範囲な面積の測定をするには多点測定をしなければならず膨大な手間と時間が掛かるし、又後日他の部位を測定しようとすると再び同じ操作を繰り返さなければならないので改善方法が望まれていた。【０００３】  この要望に対しては数種類の方式のマルチスペクトルカメラが開発されている。現在最も多く使用されているマルチスペクトルカメラは、モノクロＣＣＤカメラの撮影レンズの直前または直後に切替え可能な複数のバンドパスフィルタ群を取り付け被写体からの入射光を順次分光して複数のスペクトル画像を撮影するものである。例えばオリンパス株式会社からは１６枚のバンドパスフィルタを回転ターレットに取り付けたマルチスペクトルカメラが発表されている。これはコンピュータの制御で分光フィルタ・ターレットを回転させ、自動的に波長が順次選定される方式である。この種の装置は取り付けられているバンドパスフィルタの枚数によって波長間隔が固定されるので測定の目的に対してフィルタ数を増減することが困難な欠点がある。【０００４】この他に液晶チューナブルフィルタを分光装置として用いる方式も使用される。液晶チューナブルフィルタは偏光干渉フィルタの一種でリオ・タイプのものでアメリカのＣＲＩ社より供給されている。電子的に透過する波長の制御が出来るので波長の間隔を自由に選定できる長所があるがリオ・フィルタの構造が複雑になるため価格が高い。【０００５】  この他に川鉄テクノリサーチ株式会社よりイメージング分光器・インスベクターが発表されておりモノクロのＣＣＤカメラと組み合わせてライン状の分光画像を撮影できるので、カメラ装置を被写体のサイズに対応して上下または左右に移動する等の操作によって二次元の分光画像を作成することも不可能ではないが装置の移動装置を必要とするし、構造も複雑で価格が高い。
【発明の開示】
【発明が解決しようすとる課題】
【０００６】  この発明の目的は従来のマルチスペクトルカメラの持つ欠点を改善したシンプルな構造で、しかも一般的な市販の部品を使用して安価に製作できる高機能の装置を提供するものである。
１．一般的に市販されているディジタルカメラを使用して製作コストを大幅に削減する
２．マルチスペクトル画像（分光画像）の撮影と同時に通常のカラー画像も撮影する事を可能にする
３．マルチスペクトル画像（分光画像）の波長間隔を１０、２０、４０ｎｍ等のように任意に設定できるようにする
４．特殊の部品の使用を避け、写真用に市販されている部品を利用できる多機能な方式とする
【課題を解決するための手段】
【０００７】  この発明を可能とするために分光装置として１枚の干渉フィルタで任意の波長帯が選択できる「連続的に透過波長が変化する分光干渉フィルタ（以後連続干渉フィルタと略称する）」を使用した。このフィルタは図１の構造と分光特性を有するフィルタで干渉膜の厚さの分布が楔に似ているので、色彩科学ハンドブック（東京大学出版会発行）ではくさび形フィルタと呼んでいる。
透明ガラス板の上に中間層の厚さが連続的に変化するように構成させた干渉フィルタでフィルタの横方向位置で透過波長が連続的に変化する特性を持つフィルタである。これの利用により問題は一挙に解決することができた。本発明においては既製の市販の写真関係の器材を利用するので新規に製作する部品は連続干渉フィルタ関連の駆動装置程度に簡略化される。
連続干渉フィルタは単一の分光素子であるためマルチスペクトルカメラの構造を単純化して従来のこの種の装置には望めなかった製作コストの大幅な低減と測定波長間隔の設定の多様性（５，１０，２０ｎｍ等）を可能とした。測定波長間隔の変更には特別な機械的変更は不要で単純なソフト的な操作のみで対処できる長所がある。
【発明の効果】
【０００８】  本発明のマルチスペクトルカメラは安価な市販部品の利用によって格段に経済的なマルチスペクトルカメラを提供することを可能としたが、さらに受光装置として市販のディジタルカメラを使用することが可能となり、最近高度に発達してきた市販のディジタルカメラの諸機能を活用して広範囲な応用分野を開発して行くことを可能とした。これにより本発明の方式が今後のマルチスペクトルカメラの主流となることは疑う余地はないし、色彩計測の分光光度計に替わる装置としての可能性も証明したことは大きな効果である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】  最も望ましい形態は前段に撮影レンズ系を配置し、これによる画像をフォーカシングスクリーン上に結像せしめ、この結像位置の直前または直後に可動式の連続干渉フィルタを配置し、これを通して後段のディジタルカメラで該画像を撮影する形態が最良である。この方式を用いると複雑なディジタルカメラの改造は不要であるし、安価にして豊富な市販のカメラ用品を応用できる特色がある。
【実施例１】
【００１０】  図１〜図４および表１〜３に基づいてこの発明の最も有効な実施例を説明する。図面では、従来の装置と同じ部分には同じ符号を用いる。図１は今回この実施例に使用したドイツのＳＣＨＯＴＴ社のＶＥＲＩＬＳ６０タイプの連続干渉フィルタ（Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｚｖｅｒｌａｕｆｆｉｌｔｅｒ）におけるフィルタ端末からの距離（ｍｍ）と中心波長（λｎｍ）の関係を示した図である。
Ａはフィルタ端末からの距離（横軸）と波長（縦軸）の関係図を示す。またＢにこのフィルタの形状と透過波長帯の位置の概略を示す。
【表１】
2005300509.tif 000012
【表２】
2005300509.tif 000013
表１はこの関係を実際の数値で示したもので装置の制御ソフトに使用される。表２はこのフィルタの３つの波長帯（４５０、５５０および６５０ｎｍ）における透過率（τｍａｘ）と半波長幅（ＨＷ［ｎｍ］）を示す。半波長幅（ＨＷ）は単一波長帯の干渉フィルタよりやや広いが通常の色測定には十分に対応できる。
市販の３５ｍｍカメラのフォーカシングスクリーンは３５×２５ｍｍであるから連続干渉フィルタのサイズにほぼ対応している。この場合画像の横方向の測定範囲（Ｗ）は３５ｍｍ一杯に使用しないで３３ｍｍ程度にしておく事が望ましい。このフォーカシングスクリーン上に連続干渉フィルタによるマルチスペクトル画像が結像し、順次変化させる機構を図２に示す。図２の上図はフィルタ移動用架台（１）に取り付けたフィルタ横方向移動用のガイドレール（２）（３）とほぼ中央に固定されたフォーカシングスクリーン（４）の配置を示す。これに下図の連続干渉フィルタ（５）を取り付けた枠（６）を嵌合せしめ、駆動機構（ここでは省略してある）により左右にスライドさせることによりフォーカシングスクリーン（４）上に結像した画像の分光特性を連続的に変化させることができる。
図３に測定時におけるこのフォーカシングスクリーン（４）上の画像の前面に近接してスライド可能に設置した連続干渉フィルタ（５）の経時的な対応を示す。図３では表示を単純化するため波長間隔を４０ｎｍにした８場面を示している（４００〜６８０ｎｍ）が、実際は２０ｎｍ又は１０ｎｍ間隔にして１６又は３１波長とする事が望ましい。図３では連続干渉フィルタ（５）の有効部分が左側から右側に移動し、各ステップで分光画像を撮影する状態が示されている。このような方法を採用することにより測定の第１段階としての複数の分光画像を撮影する事が出来る。この状態を詳細に説明したのが表３である。
【表３】
2005300509.tif 000014
表３は４００〜７００ｎｍについて２０ｎｍ間隔の１６波長に対する分光画像の撮影例を示したものである。フォーカシングスクリーン（４）の有効長を３３ｍｍとし、連続干渉フィルタ（５）の有効長が４１．１ｍｍの場合２０ｎｍに対するフィルタの長さは２．７４ｍｍになる。この幅はフォーカシングスクリーン（４）の３３ｍｍの長さに対しては１２分割相当するので表３では１画面は１２の帯域になる。１６波長で全画面を走査するには縦の画像ＮＯ．に示されるように２７画面が必要になることが示されている。表３の縦方向にはフォーカシングスクリーン（４）の１２ヶの位置の各々について１６の画像を必要とすることになる。すなはち、画像の中から１つの位置が指定されたらこれに対応する１６の画像を処理して分光反射率を推定することになる。例えばフォーカシングスクリーン（４）の両端の１ｍｍを除いた３３ｍｍの画像の中から５番目の位置（１＋［３３／（１２−１）］×４＝１３ｍｍ）は撮影画像ＮＯ．５〜ＮＯ．２０の縦方向に１６画像について同一位置の測定値を読みとって分光反射率を計算すればよいということになる。
必要とするサンプリング位置が表３で規定される縦線上に無い場合はこれを挟む２つの縦線の間で補間処理をして波長を求め、スプライン補間等の処理をして２０ｎｍ間隔の規定の値に修正する事が必要である。
この結果を用いて従来のマルチスペクトルカメラによる場合と同等以上の測定結果を構成できる。第１段階の画像を第２段階の画像信号に変換するのはコンピュータ内でソフトウエアによって行はれるので専用のプログラムを作成しておけば極めて容易に実行できる。【００１１】  測定結果はモノクロ方式のＣＣＤカメラを用いた場合には波長毎に分光反射率に相当する単一の値で得られるが、市販のディジタルカメラを使用した場合はＲＧ、Ｂの３つの値が得られる。この場合は波長範囲を区切ってＲ，Ｇ，Ｂの中の１種類を選択する。
図４は今回の実施例の原理を示すもので、通常のカメラ（Ａ）とディジタルカメラ（Ｂ）を組み合わせてマルチスペクトルカメラを構成した例である。Ａは撮影レンズ（１０）で、フォーカシングスクリーン（４）に一次画像を結像させるためのズームレンズである。これによる結像は結像前に連続干渉フィルタ（５）を通過するのでフォーカシングスクリーン（４）の上には位置によって異なったスペクトルで構成される画像を結像する。従って連続干渉フィルタを紙面に対し垂直の方向に移動させることにより結像された画像のスペクトル構成は連続的に図３で説明されたように変化する。
この画像をＢのディジタルカメラ（１１）によって撮影する事により１つの画面上でスペクトルの分布状態が異なった画像を撮影することができる。本実施例では２０ｎｍ間隔に連続干フィルタを移動させるので２７ヶの撮影画像が得られる。この場合に使用するディジタルカメラ（１１）はマクロ機能を持ち、フォーカシングスクリーン（４）が画面一杯に撮影可能で、露出を任意にマニュアルで設定できるものであることが望ましい。また各種のレンズ収差を最小限度に修正されるべきである。このためには各種のルックアップテーブル（ＬＵＴ）のファイルを作成しておいて撮影結果を補正することが望ましい。
図４の装置を用いて図３の方式で連続干渉フィルタ（５）を自動式駆動装置によって順次移動させ、その都度シャッターを切るようにすれば任意の波長間隔によるマルチスペクトル画像を構成することが出来る。
次に本実施例による実際のマルチスペクトル画像の実際の撮影方法を説明する。撮影の開始前の段階で、連続干渉フィルタ（５）をフォーカシングスクリーン（４）と重ならない位置（図２のＳｔａｒｔ）に設定し、ここで通常のカラー画像を撮影しておく。これは画像処理における所望の測定位置の決定などに絶対に必要である。また撮影シーンには分光反射率既知の標準色板を同一の照明受光の幾何学的条件になるように配置しておかなければならない。
連続干渉フィルタ（５）は波長の走査に応じて段階的に位置を変えて行くために横方向への駆動装置が必要である。この駆動装置として本発明ではスクリューによる直動機構を用いているが既知の方法が用いられるので詳細な説明は省略する。送りスクリューの回転は簡単には手動ハンドル操作でも良いが能率的に行うにはパーソナルコンピュータで制御されるパルスモータ等が使用される。フォーカシングスクリーン（４）はスプリットが無い全面マット方式が適している。前段で使用する撮影レンズ（１０）は測定の目的に適したタイプで良いが、フォーカシングスクリーン（４）上の画像の輝度の均一性の点では長焦点のズームレンズが望ましい。【００１２】  後段は前段のフォーカシングスクリーン（４）に投影された画像を撮影するためのディジタルカメラ（１２）である。このカメラはフォーカシングスクリーンに接近して撮影するためにマクロ機能を要求される。コマ収差を生じない程度の近接撮影が必要である。ここで使用するディジタルカメラ（１２）は露出、距離、ホワイトバランス等がマニュアルで設定出来ることが必要である。
測定結果はディジタルカメラ（１２）に挿入されたメモリ（コンパクトフラッシュカード等）に順次記録されるが、連続干渉フィルタ（５）の移動に伴って撮影される画面数を十分にカバーしなければならない。一般的にこの種の測定に対してはディジタルカメラからの撮影データが加工されないで生のままの状態で記録されることが望ましいのでＲＡＷ形式等のファイル形式が使用される。この場合ファイル容量が１画像当り１０ＭＢ程度になるのでマイクロドライブのような大容量のメモリを必要とする。
測定は表３の例に示す有効長４１．１ｍｍの連続干渉フィルタ（５）を用い３３×２５ｍｍの画像（３５ｍｍの両端の各１ｍｍは余白とする）を撮影した場合は２０ｎｍ間隔では２７回程度の撮影数になるし、また１０ｎｍ間隔では５４回程度になる。
２０ｎｍ間隔で撮影する場合は連続干渉フィルタ（５）の自動送り装置を各回約２７．４ｍｍとし、各段の送り終了後シャッターを自動的に切るようにする。メモリを節約するにはＲＡＷ形式を用いないでＪＰＥＧ形式等の圧縮タイプを用いればよいが撮影データはカメラ内部で種々の加工が行われているからこの加工を解除して露出量にリニアな形式の値に補正・変換しなければならない。この場合はガンマ逆補正やオフセット対策等が有効である。この補正で不十分な場合はルックアップテーブル（ＬＵＴ）を作成する。
撮影されたマルチスペクトル画像の共通座標の位置のＲ，Ｇ，Ｂ等の光度出力値を読みとって同時に撮影されている常用標準白色面のような標準色板の出力値と比較補正して分光反射率に変換する事により測定は完了する。
【実施例２】
【００１３】  図５に本発明を応用した微小サンプルの測定例を示す。装置本体は前段の長焦点距離の撮影レンズ（１０）、ベローズ（１２）、フォーカシングレール（１３）および連続干渉フィルタ駆動装置を含む結像部分より構成される。結像部分以降は実施例１の場合と共通である。
ベローズ（１２）の伸縮により自由に倍率を拡大・縮小し常用標準白色面（１５）と被測定試料（１６）を同一画像としてフォーカシングスクリーン（４）上に結像して撮影することが出来る。この操作は後段のディジタルカメラ（１１）のファインダによって確認しながら行うことが出来る。
連続干渉フィルタ（５）がフォーカシングスクリーン（４）の直前で紙面に垂直の方向に駆動するように製作される。この方式を用いることにより宝石のような微小物体の分光的色彩測定が可能となる。照明光源の分光分布の相違の影響は常用標準白色面の測定結果と比較して校正される。本実施例２による測定結果を図６に示す。ここで「測定」と表示されているのは試料を分光光度計で測定した結果である。「予測」というのは本発明による測定結果である。「測定」の４００〜４８０ｎｍで反射率が高いのは積分球の影響による散乱光の影響と考える。
【産業上の利用可能性】
【００１４】  この発明はカメラレンズによって結像された被写体の任意の位置における色を分光的に測定、表示する機能を持つ新規なマルチスペクトルカメラであるから一般的な測色以外に医療診断、歯科補綴、景観の色彩分析、古美術品の精密なディジタルアーカイブ、宝石の鑑定、リモートセンシングや照明工学等の分野で必要とする詳細な画像の分光的色彩データを計測する用途が開けている。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】  本発明の分光波長連続可変型マルチスペクトルカメラの最大の特色となる連続的に透過波長が変化する分光干渉フィルタ（連続干渉フィルタ）の特性の説明図である。
【図２】  本発明の中心となる分光された撮影画像生成部分の簡単な構造の説明図である。
【図３】  本発明により撮影される分光画像の撮影経過の説明図である。
【図４】  実施例１で用いる装置の構造説明図である。
【図５】  実施例２で近接撮影に用いる装置の構造説明図である。
【図６】  実施例２による分光反射率曲線の測定結果の一例である。
【符号の説明】
【００１６】  １  連続干渉フィルタ（５）の送り駆動装置と画像を結像させるフォーカシングスクリーン（４）を取り付けるスライダー
２  連続干渉フィルタ（５）をスライドさせる上部のガイドレール
３  連続干渉フィルタ（５）をスライドさせる下部のガイドレール
４  取り付けられたフォーカシングスクリーン
５  連続干渉フィルタ
６  連続干渉フィルタの取り付け枠
１０  撮影用ズームレンズ
１１  撮影画像入力・記録用ディジタルカメラ
１２  近接撮影用ベローズ
１３  近接撮影用ベローズのフォーカシングレール
１４  近接撮影用サンプルホルダ
１５  分光反射率校正用常用標準白色面
１６  測定サンプル
2005300509.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成16年12月13日(2004.12.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】手続補正書
【補正対象項目名】手続補正２
【補正方法】追加
【補正の内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラの撮影レンズの画像結像位置に設置した画像センサーに接近して連続的に透過波長が変化する分光干渉フィルタを透過波長の変化する方向に移動できるように駆動装置を介して取り付け、任意の波長間隔に対応した移動距離で該分光干渉フィルタを透過波長が変化する方向に移動せしめ、測定波長帯に対応した各々の移動位置における画像信号を結像位置に設置した前記画像センサーによって受光・撮影し、この画像信号を順次データ処理装置によって処理し、各々の移動位置に対応した分光画像ファイルを作製する。
次にこの画像ファイルをコンピュータによって処理して各画像の同一位置に対応した部位の各測定波長に対応した画像信号を抽出、組み合わせて所定の波長間隔による分光反射率又は分光透過率を算出する方法を採用したマルチスペクトルカメラ。
【請求項２】
画像結像位置に画像センサーとしてカメラの焦点調整等に使用されているフォーカシングスクリーンを設置し、これに接近した位置において連続的に透過波長が変化する分光干渉フィルタを波長が変化する方向に移動できるように取り付け、該フォーカシングスクリーンをディジタルカメラで撮影して分光画像ファイルを生成する方式を用いた請求項１のマルチスペクトルカメラ。
【手続補正書】
【提出日】平成16年12月13日(2004.12.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】手続補正書
【補正対象項目名】手続補正１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明はカラー画像を複数の分光画像として撮影して該画像の任意の位置の分光反射率（または分光透過率）を測定する画像分光撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  色を分光光度計を用いて所定の波長間隔によって分光反射率（Ｒλ）または分光透過率（Ｔλ）を測定し、これより二刺激値（ＸＹＺ）やＬ＊ａ＊ｂ＊等の表色値を求めて表示する方法は以前より普及している。しかし従来の方法ではサンプルを採取して測定室に持って来る必要があり利用方法が限定される。また分光光度計を小型化し携帯可能とする工夫がなされて大型の物体に対する現地での測定が可能となったが、大型の物体の広範囲な面積の測定をするには多点測定を行わねばならず膨大な手間と時間が掛かるし、又後日他の部位を測定しようとすると再び同じ操作を繰り返さなければならないので改善方法が望まれていた。【０００３】  この要望に対しては数種類の方式のマルチスペクトルカメラが開発されている。現在最も多く使用されているマルチスペクトルカメラは、モノクロＣＣＤカメラの撮影レンズの直前または直後に切替え可能な複数のバンドパスフィルタ群を取り付け被写体からの入射光を順次分光して複数のスペクトル画像を撮影するものである。例えばオリンパス株式会社からは１６枚のバンドパスフィルタを回転ターレットに取り付けたマルチスペクトルカメラが発表されている。これはコンピュータの制御で分光フィルタ・ターレットを回転させ、自動的に波長が順次選定される方式である。この種の装置は取り付けられているバンドパスフィルタの枚数によって波長間隔が固定されるので測定の目的に対してフィルタ数を増減することが困難な欠点がある。【０００４】この他に液晶チューナブルフィルタを分光装置として用いる方式も使用される。液晶チューナブルフィルタは偏光干渉フィルタの一種でリオ・タイプのものでアメリカのＣＲＩ社より供給されている。電子的に透過する波長の制御が出来るので波長の間隔を自由に選定できる長所があるがリオ・フィルタの構造が複雑になるため価格が高い。【０００５】  この他に川鉄テクノリサーチ株式会社よりイメージング分光器・インスベクターが発表されておりモノクロのＣＣＤカメラと組み合わせてライン状の分光画像を撮影できるので、カメラ装置を被写体のサイズに対応して上下または左右に移動する等の操作によって二次元の分光画像を作成することも不可能ではないが装置の移動装置を必要とするし、構造も複雑で価格が高い。
【発明の開示】
【発明が解決しようすとる課題】
【０００６】  この発明の目的は従来のマルチスペクトルカメラの持つ欠点を改善したシンプルな構造で、しかも一般的な市販の部品を使用して安価に製作できる高機能の装置を提供するものである。
１．一般的に市販されているディジタルカメラを使用して製作コストを大幅に削減する
２．マルチスペクトル画像（分光画像）の撮影と同時に通常のカラー画像も撮影する事を可能にする
３．マルチスペクトル画像（分光画像）の波長間隔を５、１０、２０、４０ｎｍ等のように任意に設定できるようにする
４．特殊の部品の使用を避け、写真用に市販されている部品を利用できる多機能な方式とする
【課題を解決するための手段】
【０００７】  この発明を可能とするために分光装置として１枚の干渉フィルタで、任意の波長帯が選択できる「連続的に透過波長が変化する分光干渉フィルタ（以後連続干渉フィルタ  と略称する）」を使用した。このフィルタは図１の構造と分光特性を有するフィルタで干渉膜の厚さの分布が楔に似ているので、色彩科学ハンドブック（東京大学出版会発行）ではくさび形フィルタと呼んでいる。
透明ガラス板の上に中間層の厚さが連続的に変化するように構成させた干渉フィルタでフィルタの横方向位置で透過波長が連続的に変化する特性を持つフィルタである。これの利用により問題は一挙に解決することができた。本発明においては既製の市販の写真関係の器材を利用するので新規に製作する部品は連続干渉フィルタ関連の駆動装置程度であり製作工程が簡略化される。
連続干渉フィルタは単一の分光素子であるためマルチスペクトルカメラの構造を単純化して従来のこの種の装置には望めなかった製作コストの大幅な低減と測定波長間隔の設定の多様性（１０，２０ｎｍ等）を可能とした。測定波長間隔の変更には特別な機械的変更は不要で、単純なソフトウエア作成の操作のみで対処できる長所がある。
【発明の効果】
【０００８】  本発明のマルチスペクトルカメラは安価な市販部品の利用によって格段に経済的なマルチスペクトルカメラを提供することを可能としたが、さらに受光装置として市販のディジタルカメラを使用することが可能となり、最近高度に発達してきた市販のディジタルカメラの諸機能を活用して広範囲な応用分野を開発して行くことを可能とした。これにより本発明の方式が今後のマルチスペクトルカメラの主流となることは疑う余地はないし、色彩計測の分光光度計に替わる装置としての可能性を証明したことは大きな効果である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】  最も望ましい形態は前段に撮影レンズ系を配置し、これによる画像をフォーカシングスクリーン上に結像せしめ、この結像位置の直前または直後に可動式の連続干渉フィルタを配置し、これを通して後段のディジタルカメラで該画像を撮影する形態が最良である。この方式を用いると複雑なディジタルカメラの改造は不要であるし、安価にして豊富な市販のカメラ用品を応用できる特色がある。
【実施例１】
【００１０】  図１〜図４および表１〜３に基づいてこの発明の最も有効な実施例を説明する。図面では、従来の装置と同じ部分には同じ符号を用いる。図１は今回この実施例に使用したドイツのＳＣＨＯＴＴ社のＶＥＲＩＬ  Ｓ  ６０タイプの連続干渉フィルタ（Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｚｖｅｒｌａｕｆｆｉｌｔｅｒ）におけるフィルタ端末からの距離（ｍｍ）と中心波長（λｎｍ）の関係を示した図である。
Ａはフィルタ端末からの距離（横軸）と波長（縦軸）の関係図を示す。またＢにこのフィルタの形状と透過波長帯の位置の概略を示す。
表１はこの関係を実際の数値で示したもので装置の制御ソフトに使用される。【００１１】
【表１】
2005300509.tif 000016
表２はこのフィルタの３つの波長帯（４５０、５５０および６５０ｎｍ）における透過率（τｍａｘ）と半波長幅（ＨＷ［ｎｍ］）を示す。半波長幅（ＨＷ）は単一波長帯の干渉フィルタよりやや広いが通常の色測定には十分に対応できる。【００１２】
【表２】
2005300509.tif 000017
市販の３５ｍｍカメラのフォーカシングスクリーンは３５×２５ｍｍであるから連続干渉フィルタのサイズにほぼ対応している。この場合画像の横方向の測定範囲（Ｗ）は３５ｍｍ一杯に使用しないで３３ｍｍ程度にしておく事が望ましい。このフォーカシングスクリーン上に連続干渉フィルタによるマルチスペクトル画像が結像し、順次変化させる機構を図２に示す。図２の上図はフィルタ移動用架台（１）に取り付けたフィルタ横方向移動用のガイドレール（２）（３）とほぼ中央に固定されたフォーカシングスクリーン（４）の配置を示す。これに下図の連続干渉フィルタ（５）を取り付けた枠（６）を嵌合せしめ、駆動機構（ここでは省略してある）により左右にスライドさせることによりフォーカシングスクリーン（４）上に結像した画像の分光特性を連続的に変化させることができる。
図３に測定時におけるこのフォーカシングスクリーン（４）上の画像の前面に近接してスライド可能に設置した連続干渉フィルタ（５）の経時的な対応を示す。図３では表示を単純化するため波長間隔を４０ｎｍにした８場面を示している（４００〜６８０ｎｍ）が、実際は２０ｎｍ又は１０ｎｍ間隔にして１６又は３１波長とする事が望ましい。図３では連続干渉フィルタ（５）の有効部分が左側から右側に移動し、各ステップで分光画像を撮影する状態が示されている。このような方法を採用することにより測定の第１段階としての複数の分光画像を撮影する事が出来る。この状態を詳細に説明したのが表３である。【００１３】
【表３】
2005300509.tif 000018
表３は４００〜７００ｎｍについて２０ｎｍ間隔の１６波長に対する分光画像の撮影例を示したものである。フォーカシングスクリーン（４）の有効長を３３ｍｍとし、連続干渉フィルタ（５）の有効長が４１．１ｍｍの場合２０ｎｍに対するフィルタの長さは２．７４ｍｍになる。この幅はフォーカシングスクリーン（４）の３３ｍｍの長さに対しては１２分割相当するので表３では１画面は１２の帯域になる。１６波長で全画面を走査するには縦の画像ＮＯ．に示されるように２７画面が必要になることが示されている。表３の縦方向にはフォーカシングスクリーン（４）の１２の位置の各々について１６の画像を必要とすることになる。すなはち、画像の中から１つの位置が指定されたらこれに対応する１６の画像を処理して分光反射率を推定することになる。例えばフォーカシングスクリーン（４）の両端の１ｍｍを除いた３３ｍｍの画像の中から５番目の位置（１＋［３３／（１２−１）］×４＝１３ｍｍ）は撮影画像ＮＯ．５−ＮＯ．２０の縦方向に１６画像について同一位置の測定値を読みとって分光反射率を計算すればよいということになる。
必要とするサンプリング位置が表３で規定される縦線上に無い場合はこれを挟む２つの縦線の間で補間処理をして波長を求め、スプライン補間等の処理をして２０ｎｍ間隔の規定の値に修正する事が必要である。
この結果を用いて従来のマルチスペクトルカメラによる場合と同等以上の測定結果を構成できる。第１段階の画像を第２段階の画像信号に変換するのはコンピュータ内でソフトウエアによって行はれるので専用のプログラムを作成しておけば極めて容易に実行できる。【００１４】  測定結果はモノクロ方式のＣＣＤカメラを用いた場合には波長毎に分光反射率に相当する単一の値で得られるが、市販のディジタルカメラを使用した場合はＲＧ、Ｂの３つの値が得られる。この場合は波長範囲を区切ってＲ，Ｇ，Ｂの中の１種類を選択する。
図４は今回の実施例の原理を示すもので、通常のカメラ（Ａ）とディジタルカメラ（Ｂ）を組み合わせてマルチスペクトルカメラを構成した例である。Ａは撮影レンズ（１０）で、フォーカシングスクリーン（４）に一次画像を結像させるためのズームレンズである。これによる結像は結像前に連続干渉フィルタ（５）を通過するのでフォーカシングスクリーン（４）の上には位置によって異なったスペクトルで構成される画像を結像する。従って連続干渉フィルタを紙面に対し垂直の方向に移動させることにより結像された画像のスペクトル構成は連続的に図３で説明されたように変化する。
この画像をＢのディジタルカメラ（１１）によって撮影する事により１つの画面上でスペクトルの分布状態が異なった画像を撮影することができる。本実施例では２０ｎｍ間隔に連続干フィルタを移動させるので２７の撮影画像が得られる。この場合に使用するディジタルカメラ（１１）はマクロ機能を持ち、フォーカシングスクリーン（４）が画面一杯に撮影可能で、露出を任意にマニュアルで設定できるものであることが望ましい。また各種のレンズ収差を最小限度に修正されるべきである。このためには各種のルックアップテーブル（ＬＵＴ）のファイルを作成しておいて撮影結果を補正することが望ましい。
図４の装置を用いて図３の方式で連続干渉フィルタ（５）を自動式駆動装置によって順次移動させ、その都度シャッターを切るようにすれば任意の波長間隔によるマルチスペクトル画像を構成することが出来る。
次に本実施例による実際のマルチスペクトル画像の実際の撮影方法を説明する。撮影の開始前の段階で、連続干渉フィルタ（５）をフォーカシングスクリーン（４）と重ならない位置（図２のＳｔａｒｔ）に設定し、ここで通常のカラー画像を撮影しておく。これは画像処理における所望の測定位置の決定などに絶対に必要である。また撮影シーンには分光反射率既知の標準色板を同一の照明受光の幾何学的条件になるように配置しておかなければならない。
連続干渉フィルタ（５）は波長の走査に応じて段階的に位置を変えて行くために横方向への駆動装置が必要である。この駆動装置として本発明ではスクリューによる直動機構を用いているが既知の方法が用いられるので詳細な説明は省略する。送りスクリューの回転は簡単には手動ハンドル操作でも良いが能率的に行うにはパーソナルコンピュータで制御されるパルスモータ等が使用される。フォーカシングスクリーン（４）はスプリットが無い全面マット方式が適している。前段で使用する撮影レンズ（１０）は測定の目的に適したタイプで良いがフォーカシングスクリーン（４）上の画像の輝度の均一性の点では長焦点のズームレンズが望ましい。【００１５】  後段は前段のフォーカシングスクリーン（４）に投影された画像を撮影するためのディジタルカメラ（１２）である。このカメラはフォーカシングスクリーンに接近して撮影するためにマクロ機能を要求される。コマ収差を生じない程度の近接撮影が必要である。ここで使用するディジタルカメラ（１２）は露出、距離、ホワイトバランス等がマニュアルで設定出来ることが必要である。
測定結果はディジタルカメラ（１２）に挿入されたメモリ（コンパクトフラッシュカード等）に順次記録されるが、連続干渉フィルタ（５）の移動に伴って撮影される画面数を十分にカバーしなければならない。一般的にこの種の測定に対してはディジタルカメラからの撮影データが加工されないで生のままの状態で記録されることが望ましいのでＲＡＷ形式等のファイル形式が使用される。この場合ファイル容量が１画像当り１０ＭＢ程度になるのでマイクロドライブのような大容量のメモリを必要とする。
測定は表３の例に示す有効長４１．１ｍｍの連続干渉フイルタ（５）を用い３３×２５ｍｍの画像（３５ｍｍの両端の各１ｍｍは余白とする）を撮影した場合は２０ｎｍ間隔では２７回程度の撮影数になるし、また１０ｎｍ間隔では５４回程度になる。
２０ｎｍ間隔で撮影する場合は連続干渉フィルタ（５）の自動送り装置を各回約２７．４ｍｍとし、各段の送り終了後シャッターを自動的に切るようにする。メモリを節約するにはＲＡＷ形式を用いないでＪＰＥＧ形式等の圧縮タイプを用いればよいが撮影データはカメラ内部で種々の加工が行われているからこの加工を解除して露出量にリニアな形式の値に補正・変換しなければならない。この場合はガンマ逆補正やオフセット対策等が有効である。この補正で不十分な場合はルックアップテーブル（ＬＵＴ）を作成する。
撮影されたマルチスペクトル画像の共通座標の位置のＲ，Ｇ，Ｂ等の光度出力値を読みとって同時に撮影されている常用標準白色面のような標準色板の出力値と比較補正して分光反射率に変換する事により測定は完了する。
【実施例２】
【００１６】  図５に本発明を応用した微小サンプルの測定例を示す。装置本体は前段の長焦点距離の撮影レンズ（１０）、ベローズ（１２）、フォーカシングレール（１３）および連続干渉フィルタ駆動装置を含む結像部分より構成される。結像部分以降は実施例１の場合と共通である。
ベローズ（１２）の伸縮により自由に倍率を拡大・縮小し常用標準白色面（１５）と被測定試料（１６）を同一画像としてフォーカシングスクリーン（４）上に結像して撮影することが出来る。この操作は後段のディジタルカメラ（１１）のファインダによって確認しながら行うことが出来る。
連続干渉フィルタ（５）がフォーカシングスクリーン（４）の直前で紙面に垂直の方向に駆動するように製作される。この方式を用いることにより宝石のような微小物体の分光的色彩測定が可能となる。照明光源の分光分布の相違の影響は常用標準白色面の測定結果と比較して校正される。本実施例２による測定結果を図６に示す。ここで「測定」と表示されているのは試料を分光光度計で測定した結果である。「予測」というのは本発明による測定結果である。「測定」の４００〜４８０ｎｍで反射率が高いのは積分球の影響による散乱光の影響と考える。
【産業上の利用可能性】
【００１７】  この発明はカメラレンズによって結像された被写体の任意の位置における色を分光的に測定、表示する機能を持つ新規なマルチスペクトルカメラであるから一般的な測色以外に医療診断、歯科補綴、景観の色彩分析、古美術品の精密なディジタルアーカイブ、宝石の鑑定、リモートセンシングや照明工学等の分野で必要とする詳細な画像の分光的色彩データを計測する用途が開けている。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】  本発明の分光波長連続可変型マルチスペクトルカメラの最大の特色となる連続的に透過波長が変化する分光干渉フィルタ（連続干渉フィルタ）の特性の説明図である。
【図２】  本発明の中心となる分光された撮影画像生成部分の簡単な構造の説明図である。
【図３】  本発明により撮影される分光画像の撮影経過の説明図である。
【図４】  実施例１で用いる装置の構造説明図である。
【図５】  実施例２で近接撮影に用いる装置の構造説明図である。
【図６】  実施例２による分光反射率曲線の測定結果の一例である。
【符号の説明】
【００１９】  １  連続干渉フィルタ（５）の送り駆動装置と画像を結像させるフォーカシングスクリーン（４）を取り付けるスライダー
２  連続干渉フィルタ（５）をスライドさせる上部のガイドレール
３  連続干渉フィルタ（５）をスライドさせる下部のガイドレール
４  取り付けられたフォーカシングスクリーン
５  連続干渉フィルタ
６  連続干渉フィルタの取り付け枠
１０  撮影用ズームレンズ
１１  撮影画像入力・記録用ディジタルカメラ
１２  近接撮影用ベローズ
１３  近接撮影用ベローズのフォーカシングレール
１４  近接撮影用サンプルホルダ
１５  分光反射率校正用常用標準白色面
１６  測定サンプル